package com.eatme.core.tree.bst;

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Stack;

/**
 * 二分搜索树-递归算法实现
 * @param <E>
 */
public class BSTV1<E extends Comparable<E>> {
    private class Node {
        private E e;
        private  Node left,right;
        public Node(E e) {
            this.e = e;
            left = null;
            right = null;
        }
    }

    private Node root;
    private  int size;

    public BSTV1() {
        root =null;
        size = 0;
    }

    public int size() {
        return size;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    // 向二分搜索树中添加新的元素e
    public void add(E e) {
        if (root==null) {
            root = new Node(e);
            size++;
        }
        else
            add(root,e);

    }

    // 向以node为根的二分搜索树插入元素e, 递归算法实现
    private void add(Node node,E e) {
        if (e.equals(node.e))
            return;
        else if (e.compareTo(node.e)<0 && node.left==null) {
            node.left = new Node(e);
            size++;
            return;
        }
        else if(e.compareTo(node.e)>0&&node.right==null){
            node.right = new Node(e);
            size++;
            return;
        }
        else if (e.compareTo(node.e)<0) {
            add(node.left,e);
        }
        else // e.compareTo(node.e)>0
            add(node.right,e);
    }

    // 查看二分搜索树中是否包含元素e
    public boolean contains(E e) {
        return contains(root,e);
    }

    // 看以node为根的二分搜索树中是否包含元素e,递归算法
    private  boolean contains(Node node,E e) {
        if (node == null)
            return false;
        if (e.compareTo(node.e)==0)
            return true;
        else if(e.compareTo(node.e)<0)
            return contains(node.left,e);
        else // e.compareTo(node.e)>0
            return contains(node.right,e);
    }

    // 深度遍历
    // 二分搜索树的前序遍历
    public void preOrder() {
        preOrder(root);
    }

    // 深度遍历
    // 前序遍历以node为根的二分搜索树,递归算法
    private void preOrder(Node node) {
        if (node == null)
            return;
        System.out.println(node.e);
        preOrder(node.left);
        preOrder(node.right);
    }

    // 深度遍历
    // 二分搜索树的前序遍历-非递归
    public void preOrderNR() {
        Stack<Node> stack = new Stack<>();
        stack.push(root);
        while (!stack.isEmpty()) {
            Node cur = stack.pop();
            System.out.println(cur.e);
            if (cur.right!=null)
                stack.push(cur.right);
            if (cur.left!=null)
                stack.push(cur.left);
        }
    }


    // 二分搜索树的中序遍历
    public void inOrder() {
        inOrder(root);
    }

    private void inOrder(Node node) {
        if (node == null)
            return;
        inOrder(node.left);
        System.out.println(node.e);
        inOrder(node.right);
    }

    // 二分搜索树的后序遍历(应用于内存释放)
    public void postOrder() {
        postOrder(root);
    }

    private void postOrder(Node node) {
        if (node == null)
            return;
        postOrder(node.left);
        postOrder(node.right);
        System.out.println(node.e);
    }

    // 层序遍历/广度优先遍历 作用:查找元素 更快的找到问题的解, 常用于算法设计中 - 最短路径, 图中的深度优先遍历和广度优先遍历
    // 二分搜索树的层序遍历
    public void levelOrder() {
        Queue<Node> q = new LinkedList<>();
        q.add(root);
        while (!q.isEmpty()) {
            Node cur = q.remove();
            System.out.println(cur.e);
            if (cur.left!=null)
                q.add(cur.left);
            if (cur.right!=null)
                q.add(cur.right);
        }
    }

    // 寻找二分搜索树最小元素
    public E minimum() {
        if (size == 0)
            throw  new IllegalArgumentException("BST is empty");
        return minimum(root).e;
    }

    // 返回以node为根的二分搜索树的最小值所在的节点
    private Node minimum(Node node) {
        if (node.left==null)
            return node;
        return minimum(node.left);
    }

    // 寻找二分搜索树最大元素
    public E maximum() {
        if (size == 0)
            throw  new IllegalArgumentException("BST is empty");
        return maximum(root).e;
    }

    // 返回以node为根的二分搜索树的最大值所在的节点
    private Node maximum(Node node) {
        if (node.right==null)
            return node;
        return minimum(node.right);
    }

    // 从二分搜索树中删除最小值所在节点,返回最小值
    public E removeMin() {
        E ret = maximum();
        root = removeMin(root);
        return ret;

    }

    // 删除掉以node为根节点的二分搜索树中最小节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node removeMin(Node node) {
        if (node.left==null) {
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;
            size--;
            return rightNode;
        }
        node.left = removeMin(node.left);
        return node;
    }

    // 从二分搜索树中删除最小值所在节点,返回最大值
    public E removeMax() {
        E ret = maximum();
        root = removeMax(root);
        return ret;

    }

    // 删除掉以node为根节点的二分搜索树中最大节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node removeMax(Node node) {
        if (node.right==null) {
            Node leftNode = node.left;
            node.left = null;
            size--;
            return leftNode;
        }
        node.right = removeMax(node.right);
        return node;
    }

    // 从二分搜索树中删除元素为e的节点
    public void remove(E e) {
        root = remove(root,e);
    }

    // 删除以node为根的二分搜素树中值为e的节点,递归算法
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node remove(Node node, E e) {
        if (node == null)
            return null;
        if (e.compareTo(node.e)<0) {
            node.left = remove(node.left,e);
            return node;
        }else if(e.compareTo(node.e)>0) {
            node.right =remove(node.right,e);
            return node;
        }else { // e == node.e
            // 待删除节点左子树为空的情况
            if (node.left==null) {
                Node rightNode = node.right;
                node.right = null;
                size--;
                return rightNode;
            }
            // 待删除节点右子树为空的情况
            if (node.right==null) {
                Node leftNode = node.left;
                node.left = null;
                size--;
                return leftNode;
            }

            // 待删除节点左右子树均不为空的情况
            // 找到比待删除节点大的最小节点,即待删除节点右子树的最小节点
            // 用这个节点顶替待删除节点的位置
            Node successor = maximum(node.right);
            successor.right = removeMin(node.right);
            // size++;
            successor.left = node.left;

            node.left =node.right = null;
            // size--;
            return successor;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        generateBSTString(root,0,sb);
        return sb.toString();
    }

    // 生成以node为根节点,深度为depth的描述二叉树的字符串
    private void generateBSTString(Node node, int depth, StringBuilder sb) {
        if (node == null) {
            sb.append(generateDepthString(depth)+"null\n");
            return;
        }
        sb.append(generateDepthString(depth)+node.e+"\n");
        generateBSTString(node.left,depth+1,sb);
        generateBSTString(node.right,depth+1,sb);
    }

    private String generateDepthString(int depth) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            sb.append("--");
        }
        return  sb.toString();
    }

}
